虚拟仪表在实践教学中的应用研究

　　0 引言

　　在现代科技发展的过程中， 不断创新的计算机技术从各个侧面影响着不同领域技术的发展模式。 在 20 世纪后期随着计算机硬件水平和软件技术的迅速提升而出现并发展起来了一个有别于传统仪器的崭新的概念———虚拟仪器， 虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式，充分利用了最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能， 将日益普及的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来，使用户在操作计算机时，如同在操作自己定义的仪器， 可以方便灵活地完成对被测量的采集、分析、判断、显示及数据存储等。为了突出高职高专教育特点， 就必须给学生提供先进的实验仪器。 但由于种种原因，导致实验室建设规模严重滞后，实验仪器相对落后，阻碍了学生探索和认识世界的进程。 如何在现有实验仪器的基础上提升实验仪器的性能， 让先进的实验内容通过先进的实验仪器走进实验教学课堂是摆在教师面前的一个难题。 为此我们在《热工测量及仪表》 课程的实践教学中对虚拟仪器的使用做了一些探讨， 以希望提高教师的工作效率并改进学生的学习方式。

　　1 基于 LABVIEW 对 UJ-31 手动电位差计的虚拟实现

　　传统的仪表实验室由各种不同功能的仪表组成，以满足不同实验项目的需求。 以手动电位差计为例，仅型号就有十余种。 尽管其使用方法大同小异，但对于从未接触过该仪表的学生来说，不仅其工作原理的掌握是一个难点， 更为重要的是使用方法。 本次通过对 UJ-31 型手动电位差计的虚拟实现，来说明其虚拟过程。

　　1.1 手动电位差计的工作原理

　　手动电位差计是根据平衡法(也称补偿法、零值法)将被测电势与已知的标准电势相比较，当两者的差值为零时， 被测电势就等于已知的标准电势。其测量热电势的方法测得的结果极为准确。其原因如下：由于它是在全补偿时(亦即检流计中无电流通过时)进行测量、读数。 因此，被测热电势本身引起的压降损失和导线上的压降损失就不存在了，对测量结果也无影响;测量结果的准确性是依赖于标准电池的电动势及测量回路电阻的精度，而标准电池及电阻一般可以得到较高的准确性;并应用了高灵敏度检流计作为检测工具。

　　1.2 UJ-31 型手动电位差计的虚拟内容

　　1)UJ-31 型手动电位差计的虚拟系统构成UJ-31 型手动电位差计的虚拟系统构成如图 1所示。 虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。 它是基于计算机的软硬件测试平台， 利用现有的计算机， 加上 PCI 数据采集卡以及信号调理模块和LABVIEW 软件，形成既有手动电位差计的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的高档、低价的新型仪器。